9.某研究性学习小组在研究小车在水平薄布面上做减速运动的实验中,所打出的纸带如图2-13所示,纸带上相邻两点对应的时间间隔为0.02s.请你用刻度尺量出相邻两点之间的距离填在下表中:
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(1)从纸带上可以确定小车做减速运动的初速度约为_________
(2)分析纸带及测量的数据,提出一个相关的问题.
8.
在利用打点计时器探究小车运动规律的实验中,某同学在打出的纸带上每5点取一个记数点,测出每两个相邻记数点间的距离分别为x1、x2、…、x6,然后他把纸带上x1、x2、…、x6各段准确地剪成6段,按如图2-1-9那样帖在坐标纸上,彼此不留间隙也不重叠,纸带下端都准确地与横轴重合,x1的左边准确地与纵轴重合,横轴为时间轴,纵轴为速度轴,该同学在这个图中作出了v-t图象,并由图象求出了加速度a,请说明他是如何作出速度图象并求出加速度a的。
7.在用打点计时器研究小车速度随时间变化规律的实验中,得到一条纸带如图2-1-7所示.A、B、C、D、E、F、G为计数点,相邻计数点间时间间隔为0.10s,x1=1.20cm, x 2=1.60cm,x 3=1.98cm, x 4=2.38cm, x 5=2.79cm, x 6=3.18cm.
(1)计算运动物体在B、C、D、E、F各点的瞬时速度.
(2)在2-19图中作出v-t图象,并由图象求物体的加速度.
6.
一个滑块沿斜面滑下如图2-1-6所示,依次通过斜面上的A、B、C、D、E、F点,已知AB=6cm,BC=10cm,CD=14cm,DE=18cm,滑块经过相邻两点之间的时间间隔为2s,求:
(1)滑块在B、C、D三点的瞬时速度
(2)寻求图中滑块的运动规律,推断出E、F两点间的位移和E点的瞬时速度.
[素质提高]
5.如图2-1-5所示为某次实验中打出的一条经过处理后的纸带,图中O为小车运动的起始点,A为所选取的第一个计数点,O点到A点之间有部分点不清晰,相邻两个记数点之间有4个点未画出,电源频率为50Hz,用毫米刻度尺测量后可直接算出( )
A.从O点到F点运动的时间
B.从A点到F点运动的平均速度![]()
C.C点时的瞬时速度vC
D.G点时的瞬时速度vG
4.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,下列说法正确的是( )
A.长木板一定要水平摆放,不能一端高一端低
B.使小车速度的变化尽可能快一些
C.使用刻度尺测量长度时,要读到最小刻度的下一位
D.作v-t图时,所描曲线必须经过每一个点
3.关于计数点的下列说法中正确的是( )
A.用计数点进行测量计算,既方便又可减小误差
B.相邻计数点间的时间间隔应是相等的
C.相邻计数点间的距离应是相等的
D.计数点是从计时器打出的实际点中选出来的,相邻计数点间点迹的个数相等
2.打点计时器振针打点的周期决定于 ( )
A.交流电压的高低 B.交流电的频率
C.永久磁铁的磁性强弱 D.振针与复写纸间的距离
1.根据打点计时器打出的纸带,我们可以从纸带上直接得到的物理量是 ( )
A.时间间隔 B.位移 C.加速度 D.平均速度
4.注意事项
⑴如使用打点计时器,那么它必须接在6-8V的低压交流电源上,如使用电火花计时器,则须接在220V的交流电源上。注意计时器不宜长时间通电,每次都要及时关闭电源开关。
⑵实验时,先启动打点计时器,待工作稳定后再让纸带运动。另外,复写纸的油面要向下,纸带从复写纸的下面穿过,这样纸带上才能够打出点来。复写纸转轴可前后移动,用以改变振针打在复写纸的不同位置上,以保证打出的点清晰,同时也可以充分利用复写纸。如使用电火花计时器,使用时,首先检查墨粉纸盘是否已经正确地套在纸盘轴上,检查两条纸带是否已经正确地穿好,墨粉纸盘是否已经夹在两条纸带之间。
⑶使用打点计时器,如发现点迹太轻或有拖痕,应检查打点针是否太短或太长,并予以调整。若使用电火花计时器时发现点迹不清,则需要更换墨粉纸盘。
⑷安装研究匀变速直线运动的实验装置时,初始时要把小车的位置摆正,使纸带与拉绳的方向一致,且不与计时器的限位槽边相擦。
⑸由于打点周期比较小,点间距离较小,通常每隔4个实际点取一个计数点,则计数点间的时间间隔为T=0.02s×5=0.1s。
[范例精析]
例1:一同学在做“探究小车速度随时间变化规律”的实验时,发现纸带上打出的不是圆点,而是如图2-1-3所示的一些短线,可能是因为( )
A. 打点计时器错接在直流电源上
B. 电源电压不稳定
C. 电源的频率不稳定
D. 打点针压得过紧
解析:如果打点计时器错接在直流电源上,其振动片不可能被磁化,也就不可能引起振针的上下运动而打点,所以A错;如果电源电压不稳定会影响点迹的清晰度,而电源频率不稳定会引起打点周期的不稳定,所以B、C均不正确。
当打点计时器的振针压得过紧,每一个打点周期内就会有较长时间接触并挤压在复写纸上,这样打出的点就变为一段一段的小线段,即打出的点有拖尾现象,所以D答案正确。如果打点计时器的振针过松(即振针与复写纸之间的距离过大),可能出现时有时无的点迹,也可能完全没有点痕,即漏点。因此在使用打点计时器前要检查振针到复写纸间的距离是否适中,否则要作适当调整。
拓展:(1)了解实验仪器的结构、工作原理和工作条件是保证实验成功的前提,通过对实验仪器的观察,掌握新仪器的使用方法,也是一种重要的实验能力。
(2)使用电火花计时器来分析物体运动情况的实验中:
①在如下实验步骤中,正确合理的排列顺序为 。
A.把电火花计时器固定在桌子上
B.安好纸带
C.松开纸带让物体带着纸带运动
D.接通220V交流电源
E.按下脉冲输出开关,进行打点
②在安放纸带时,要检查墨粉纸盘是否已经正确地套在 ,还要检查 是否夹在两条纸带之间。
答案:合理的顺序应为ABDEC。墨粉纸盘应套在纸盘轴上,目的是使它可以转动,均匀地被利用。墨粉纸盘夹在两条纸带之间,目的是使墨粉纸盘可以更好地转动。
提示:使用电火花计时器实验的操作步骤和打点计时器是相仿的,但电火花打点计时器具有打点清晰、实验误差小的优点。
例2:某课外兴趣小组在探究小车的速度随时间变化规律的实验中,得到如图2-1-4所示的实验纸带,实验中打点计时器交流电的频率为50Hz,纸带前面的几个点较模糊,因此从A点开始每打五个点取一个计数点,其中B、C、D、E点的对应速度vB=_____m/s, vC=_____m/s, vD=_____m/s, vE=_____m/s,由此推得F点的速度vF=_____m/s。小车从B运动到C的加速度a1=________m/s2,从C运动到D的加速度a2=_______m/s2,从D运动到E的加速度a3=________m/s2。
解析:根据第一章的方法, 当时间间隔较短时,这段时间内某时刻的瞬时速度可以认为是这段时间内的平均速度,即B点的瞬时速度为A、C两点间的平均速度,其余类推。
由题意可知,每两个计数点之间的时间间隔为
T=0.02×5s=0.1s.
B点的速度为A、C两点间的平均速度:
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C点的速度为B、D两点间的平均速度:
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同理可得:
40.25cm/s;
47.75cm/s
从B、C、D、E四点的位置关系和速度的关系我们可以提出自己的假设:速度是越来越大,大小之间是否存在一定的规律?利用v-t图象对数据进行处理,发现相邻相等时间内的速度之差相等.
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因此F点的速度为
55.20cm/s
由加速度的定义:
可知小车从B运动到C的加速度a1=
=![]()
同理可得:小车从C运动到D的加速度a2=0.75m/s2
小车从D运动到E的加速度a3=0.75m/s2
所以小车做加速度大小不变的直线运动。
拓展:本题中“从A点开始每打五个点取一个计数点”说明O 点不是计数点,而是位移的参考点,且相邻两计数点之间的时间间隔为0.1s,而不是0.02s。
[能力训练]
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